セルロース粒子の製造方法、及び、セルロース粒子
【課題】蛋白質等の吸着容量が高く、高流速で使用可能なセルロース粒子及びそれを得る製造方法の提供。
【解決手段】イオン液体にセルロースを溶解し得られたセルロース溶液、該セルロース溶液と相溶性の低い有機溶剤及び親油性高分子とを混合し、当該セルロース溶液の液滴を有機溶剤中に分散させた後、セルロースを凝固させることを特徴とするセルロース粒子の製造方法。
【解決手段】イオン液体にセルロースを溶解し得られたセルロース溶液、該セルロース溶液と相溶性の低い有機溶剤及び親油性高分子とを混合し、当該セルロース溶液の液滴を有機溶剤中に分散させた後、セルロースを凝固させることを特徴とするセルロース粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース粒子の製造方法、及び、セルロース粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルロースは蛋白質や他の生体物質に対して不活性であること、アルカリ条件に対する耐性があること、多孔性構造をとることができること、自然界に豊富に存在し安価であること等の理由からゲル濾過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー等各種クロマトグラフィー用充填剤として広く利用されている（非特許文献１−３参照）。
【０００３】
近年、抗体医薬等に代表されるバイオ医薬品は、発現技術の進展が著しく、それに伴いクロマトグラフィー等の精製工程での生産性の向上が求められている。従来バイオ医薬品の精製工程に使われる担体として、アガロース粒子や多孔質ガラスが用いられており、セルロース粒子は用いられることが少なかった。これは、セルロース粒子がアガロース粒子や多孔質ガラスに比べ、アフィニティーリガンドとしてプロテインＡ等を導入した場合の蛋白質等の吸着容量が低い等の問題を有していたことに基づく。
【０００４】
従来、セルロース粒子を製造する方法としては、例えば、１）セルロース酪酸酢酸エステルを用いる方法（特許文献１参照）、２）セルロースをチオシアン酸カルシウム水溶液に溶解した後、造粒する方法（特許文献２参照）、３）ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミドと塩化リチウムを共存させた系にセルロースを溶解した後、造粒する方法（特許文献３参照）等が知られている。
しかしながら、１）の方法では粒子を形成するためにセルロースを溶解している溶媒の蒸発除去が必要であり、さらにケン化する必要がある等、操作が非常に繁雑であるという問題点があり、２）の方法ではセルロース溶液を１３０℃と高温に加温する設備が必要になり、また、セルロースの重合度が減少するという問題があり、３）の方法ではセルロースに対する溶解力が限られており、溶解に長時間を要するという問題点があった。
【０００５】
また最近では、イオン液体にセルロースを溶解し、界面活性剤としてＳｐａｎ８５を用いてセルロース粒子を作成する方法が報告されている（非特許文献４参照）。しかし、この造粒法では粒径にかなりの幅があり、また粗大粒子や異形粒子、融着粒子、ひも状ゲル等が多数発生し、実際に使用する粒径に分級する必要があり、非常にロスが大きいという問題があった。また、アフィニティーリガンドとしてプロテインＡ等を導入した場合の蛋白質等の吸着容量も十分とはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１０９０１号公報
【特許文献２】特開平１０−１９５１０３号公報
【特許文献３】特開平８−２８３４５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本化学会誌、1981、No.12、1883-1889
【非特許文献２】Biotechnol.prog.20(2004)、13-25
【非特許文献３】J.Chromatogr.A 1146(2007)(1)32-40
【非特許文献４】J.Chromatogr.A 1217(2010)1298-1304
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、アフィニティーリガンドとしてプロテインＡ等を導入した場合に蛋白質等の吸着容量が高く、高流速で使用可能なセルロース粒子及びそれを得る製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討した結果、セルロースをイオン液体に溶解してセルロース溶液とし、これを、親油性高分子を用いて該溶液と相溶性の低い有機溶剤に液滴分散させた後、セルロースを凝固させるという方法を採用することにより、前記課題を解決できることを見いだした。
【００１０】
すなわち、本発明は以下の１）〜１０）に係るものである。
１）（１）イオン液体にセルロースを溶解するセルロース溶液の調製工程、
（２）前記イオン液体と相溶性の低い有機溶剤及び前記有機溶剤に可溶な親油性高分子とを混合し、前記セルロース溶液の液滴を有機溶剤中に分散させるセルロース溶液の液滴分散液の調製工程、並びに、
（３）セルロースを凝固させてセルロース粒子を得る凝固工程、
を含むことを特徴とするセルロース粒子の製造方法。
２）前記親油性高分子が、多糖類又はその誘導体である、上記１）の製造方法。
３）前記親油性高分子が、セルロース誘導体である、上記１）又は２）の製造方法。
４）前記イオン液体がアルキルイミダゾリウム塩である、上記１）〜３）の製造方法。
５）前記イオン液体が１−エチル−３−メチルイミダゾリウム塩である、上記１）〜４）の製造方法。
６）前記（２）において、前記有機溶剤及び親油性高分子を含む溶液を前記セルロース溶液と混合する、上記１）〜５）の製造方法。
７）上記１）〜６）の製造方法によって製造されたセルロース粒子。
８）上記７）のセルロース粒子を含むクロマトグラフィー用充填剤。
９）上記７）のセルロース粒子を用いた抗体精製用吸着体。
１０）アフィニティーリガンドとしてプロテインＡが導入された、上記９）の抗体精製用吸着体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法によれば、一定の粒径を有するセルロース粒子を安定的に且つ高収率で製造することができる。また、得られたセルロース粒子は、クロマトグラフィー用担体として容器に充填し、流速を上げて通液した場合でも親和性物質等の動的結合容量が低下しにくい。従って、本発明によれば、アフィニティーリガンドとしてプロテインＡ等を導入した場合の蛋白質等の吸着容量が高く、高流速で使用可能なクロマトグラフィー用充填剤を提供することができ、これにより、バイオ医薬品等の精製工程での生産性を格段に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プロテインＡ固定化セルロース粒子充填カラムにおけるＩｇＧ動的結合容量と線流速との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のセルロース粒子の製造方法は、（１）イオン液体にセルロースを溶解するセルロース溶液の調製工程、（２）前記イオン液体と相溶性の低い有機溶剤及び前記有機溶剤に可溶な親油性高分子とを混合し、前記セルロース溶液の液滴を有機溶剤中に分散させるセルロース溶液の液滴分散液の調製工程、並びに、（３）セルロースを凝固させてセルロース粒子を得る凝固工程、を含むことを特徴とする。
以下、工程ごとに説明する。なお、本明細書中、数値範囲を表す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」と同義であり、Ａ及びＢを数値範囲内に含む。
【００１４】
（１）セルロース溶液の調製工程
本工程では、原料セルロース（原料として使用するセルロース。以下、単に「セルロース」ともいう。）をイオン液体に溶解してセルロース溶液が調製される。セルロースは、後述する有機溶剤に溶解しないか、有機溶剤に難溶性のものが好ましい。有機溶剤に難溶性のものとは、室温（２５℃）で、有機溶剤１００ｇに溶けるセルロースの質量（ｇ）が１ｇ以下であることを意味する。
本発明において用いられるセルロースとしては、その由来は特に制限はなく、例えば、綿リンター、木材パルプ等から得られる植物セルロース、微生物の産生するバクテリアセルロース、ホヤセルロース等の動物セルロース、再生セルロース等が使用できるが、これらを精製して得られる精製セルロースを用いるのが好ましい。なお、イオン液体に溶解し、有機溶剤に難溶である限りにおいて、一部に官能基が導入されたセルロース、例えば、セルロースの水酸基の一部がエステル化されたもの（エステル誘導体）、セルロースの水酸基がエーテル化されたもの（エーテル誘導体）等のセルロース誘導体を用いることもできる。斯かるセルロース誘導体としては、具体的には、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、りん酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロース、トリチルセルロース、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、アミノエチルセルロース、オキシエチルセルロース等が挙げられる。
本発明においては、セルロースは、後述する有機溶剤に溶解しないものが好ましい。
【００１５】
イオン液体としては、セルロースを均一に溶解できるイオン液体であれば特に制限はない。ここで、「セルロースを均一に溶解できる」とは、例えばイオン液体に、３質量％溶液となる分量でセルロースを混合し、目視で溶解を確認できることが挙げられる。なお、前記の通り溶解すればその温度は問わない。
【００１６】
斯かるイオン液体としては、カチオン成分とアニオン成分とから構成され、融点が２００℃以下のものが好ましく、１００℃以下のものがより好ましく、５０℃以下のものがさらに好ましい。また、融点の下限としては、限定されるものではないが、−１００℃以上が好ましく、−３０℃以上がより好ましい。
カチオン成分としては、アルキルイミダゾリウムカチオン、アルキルピリジニウムカチオン、アルキルアンモニウムカチオン、アルキルフォスフォニウムカチオン、アルキルスルフォニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルピロリジニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルピペリジニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルモルフォルニウムカチオン等が挙げられる。このうち好適にはアルキルイミダゾリウムカチオン、アルキルピリジニウムカチオン、アルキルアンモニウムカチオンが挙げられる。ここで、「アルキル」としては、炭素数１〜１２の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられ、このうち炭素数１〜８の直鎖アルキル基が好ましく、特に、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基等の炭素数１〜５の直鎖アルキル基が好適である。上記アルキル基の代わりにアルケニル基であってもよく、前記アルケニル基としては、炭素数２〜８のアルケニル基が好ましく、アリル基がさらに好ましい。
カチオン成分としては、具体的には、Ｎ−メチルイミダゾリウムカチオン、Ｎ−エチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジエチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムカチオン及び１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウムカチオン、１−アリル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、Ｎ−プロピルピリジニウムカチオン、Ｎ−ブチルピリジニウムカチオン、１，４−ジメチルピリジニウムカチオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウムカチオン及び１−ブチル−２，４−ジメチルピリジニウムカチオン、トリメチルアンモニウムカチオン、エチルジメチルアンモニウムカチオン、ジエチルメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、テトラメチルアンモニウムカチオン、トリエチルメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン等が挙げられるが、このうち、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジエチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン等のジアルキルイミダゾリウムカチオンがより好ましく、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンがさらに好ましい。
【００１７】
アニオン成分としては、ハロゲン化物イオン（Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-等）、カルボン酸アニオン（例えば総炭素数１〜３ものが挙げられ、具体的にはＣ2Ｈ5ＣＯ2-、ＣＨ3ＣＯ2-、ＨＣＯ2-等が挙げられる。）、擬ハロゲン化物イオン（例えば、一価でありハロゲン化物に類似した特性を有するＣＮ-、ＳＣＮ-、ＯＣＮ-、ＯＮＣ-、Ｎ3-等）、スルホン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン（メタンスルホン酸アニオン等）、リン酸アニオン（エチルリン酸アニオン、メチルリン酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン等）、ホウ酸アニオン（テトラフルオロホウ酸アニオン等）、過塩素酸アニオン等が挙げられ、ハロゲン化物イオン、カルボン酸アニオンが好ましい。
【００１８】
本発明において、イオン液体としては、セルロースの溶解性、融点、粘度等の観点から、好適には、アルキルイミダゾリウム塩、ジアルキルイミダゾリウム塩が挙げられ、より好適にはアルキルイミダゾリウムアセテート、アルキルイミダゾリウムクロリド、さらに好適にはジアルキルイミダゾリウムアセテート、ジアルキルイミダゾリウムクロリド、特に好適には、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロリドが挙げられる。
【００１９】
セルロースの上記イオン液体への溶解は、用いるセルロース及びイオン液体の種類によっても異なるが、通常、１０〜２５０℃、好適には２５〜１２０℃で、１〜２４時間程度、撹拌下に行うのが好ましい。
ここで、イオン液体は、溶液の粘度上昇による液滴の形成の困難性、及びセルロース濃度低下による液滴形成時の微小粒子の多発を抑制する点から、溶液中のセルロース濃度が３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％となるように用いるのが好ましい。
尚、セルロースのイオン液体への溶解濃度により、本発明の製造方法により得られるセルロース粒子の細孔径が変化する。すなわち、セルロースの溶解濃度が濃いほどセルロース粒子の細孔径が小さくなる傾向がある。従って、上記の範囲内において、セルロース濃度を調整することにより、任意の細孔径をもつセルロース粒子を得ることができる。尚、本発明のセルロース粒子において細孔径に特に制限はないが、一般にクロマトグラフィー用充填剤として用いられる場合には数ｎｍ〜数μｍ程度が好ましい。
【００２０】
（２）セルロース溶液の液滴分散液の調製工程
本工程では、上記の如く調製されたセルロース溶液、イオン液体と相溶性の低い有機溶剤（以下、単に「有機溶剤」とも称する）、及び親油性高分子とを混合・撹拌することにより、セルロース溶液の液滴が有機溶剤中に分散した分散液が調製される。ここで、「イオン液体と相溶性の低い有機溶剤」とは、イオン液体と有機溶剤とを体積比で１：１で混合した際に、イオン液体と有機溶剤との間に界面が形成される有機溶剤を意味する。
【００２１】
ここで用いられる有機溶剤は、分散媒となるものであるが、前記イオン液体と相溶性の低いものであればその種類は限定されず、例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、流動パラフィン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘプタン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素等を挙げることができ、これらは、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
好ましくは芳香族炭化水素が挙げられ、より好ましくはトルエンが挙げられる。
【００２２】
有機溶剤の使用量は、セルロース粒子の粒子径等を考慮して適宜決定すればよいが、セルロースに対して、５０〜２０００倍質量が好ましく、５０〜５００倍質量がより好ましい。
【００２３】
親油性高分子としては、有機溶剤に溶解して粘度を上昇させ、前記セルロース溶液を液滴の状態を安定に保ったまま分散できるものあれば特に限定されないが、有機溶剤を増粘させる増粘剤として公知のものを好ましく用いることができる。
増粘剤としては、例えば、セルロース誘導体等の多糖類誘導体、親油性ビニル誘導体、親油性アクリル酸系ポリマー等が挙げられる。
【００２４】
上記セルロース誘導体の具体例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、酢酸セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等が挙げられ、親油性ビニル誘導体としては、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等が挙げられ、親油性アクリル酸系ポリマーとしては、アクリル酸エチル・メタクリル酸メチル・メタクリル酸塩化トリメチルアンモニウムエチル共重合体、メタクリル酸メチル・アクリル酸エチル共重合体等が挙げられる。
これらのうち、セルロース誘導体が好ましく、とりわけエチルセルロースが好ましい。
上記親油性高分子は、１種のみを使用することができるが、２種以上を併用することもできる。
【００２５】
また、当該親油性高分子は、液滴の安定性及び分散媒の粘度を考慮すると、重量平均分子量が３，０００〜５，０００，０００であるのが好ましい。
尚、本発明において平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算重量平均分子量を意味する。
【００２６】
親油性高分子の使用量は、セルロースに対する分散性能やイオン液体の性質を考慮して適宜選択され得るが、例えば有機溶剤１００質量部に対して、好ましくは１質量部〜１００質量部、より好ましくは１質量部〜２５質量部である。
【００２７】
セルロース溶液、有機溶剤、及び親油性高分子の混合順序は、特に制限はないが、有機溶剤と親油性高分子の混合液を、セルロース溶液に混合するのが好ましい。
【００２８】
液滴の形成法としては撹拌機を使用する等の公知の方法を採用することできる。
例えば、スタティックミキサー等の混合器を用いて、セルロースが分解せず、析出しない温度、例えば、室温〜１００℃の範囲で混合撹拌する方法が挙げられる。
尚、撹拌時の回転速度を上げるほど形成される液滴は径が小さくなることから、目的とするセルロースの粒子径に応じて、適宜混合器の回転速度を調節すれば良い。
【００２９】
（３）セルロース粒子の凝固工程
本工程では、セルロース溶液の液滴分散液からセルロース粒子を凝固させるが、斯かる方法としては、例えば、当該セルロース溶液の液滴分散液に、イオン液体に相溶し且つ実質的にセルロースを溶解しない媒体を接触させる方法が挙げられる。
【００３０】
ここで、用いられる媒体としては、水、メタノール、エタノール等の極性溶剤の１種又は２種以上を挙げることができる。
媒体は直接セルロース溶液の液滴分散液に添加してもよいが、セルロース溶液の液滴の形状を保ったままセルロースを凝固せしめる点から、親油性高分子を溶解した有機溶剤と、水、メタノール、エタノール等の媒体とを混合・撹拌して調製された媒体の分散液として添加するのが好ましい。
また、この場合に用いられる有機溶剤としては、好ましくは、セルロース溶液の液滴分散の際に使用されたものと同種のものを使用することが好ましい。
【００３１】
当該媒体の使用量は、イオン液体１００質量部に対して、好ましくは、２０〜２，０００質量部、より好ましくは５０〜２００質量部である。
【００３２】
セルロース溶液の液滴分散液と前記媒体との接触は、０〜１００℃、好適には２５〜８０℃で行うことが好ましい。
【００３３】
斯くして凝固したセルロース粒子は、遠心分離、濾過、デカンテーション等公知の方法により固液分離することにより回収することができる。また、回収したセルロース粒子はイオン液体及び上記有機溶剤に相溶性の溶媒、例えばエタノール、イソプロパノール、ブタノール等で洗浄され、次いで水洗浄を行うことにより精製される。
【００３４】
斯くして、本発明の方法によれば、後記実施例に示すとおり、一定の粒径を有するセルロース粒子を安定的に収率よく製造することができる。尚、その粒子径は、既に述べたように、任意に調整することができるが、体積平均粒径は、クロマトグラフィー用担体として用いた場合の、高流速下での圧力の上昇及びリガンド結合容量の低下等を考慮すると、２０〜３００μｍであるのが好ましく、３０〜１５０μｍとするのがより好ましい。
また、本発明のセルロース粒子を、クロマトグラフィー用担体として容器に充填し、適切な線速度で通液した場合、担体内における溶質の移動が速く、また流速を上げても親和性物質等の動的結合容量が低下しにくいという性質を有する（実施例５）
【００３５】
本発明のセルロース粒子は、公知の方法（例えば、米国特許４９７３６８３号明細書、特開２００９−２４２７７０号公報参照）により化学架橋されてもよい。化学架橋することにより機械的強度が高くなり、より高流速での使用が可能となる。
【００３６】
本発明のセルロース粒子は、以上のような性質を有することから、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、キレートクロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー等各種クロマトグラフィー用充填剤（担体）として、或いは、高分子担体、バイオリアクターの担体、検査薬の担体、体液浄化用担体、化粧品添加剤等として好適に用いることができる。
【００３７】
斯かるクロマトグラフィー用充填剤として用いる場合には、その目的に応じて、公知の方法により、本発明のセルロース粒子に、適宜リガンド、荷電基、疎水性基等を導入することができる。
例えば、一態様として、本発明のセルロース粒子の水酸基の少なくとも一部を介してプロテインＡを公知の方法（米国特許６３９９７５０号等）により固定化することにより、抗体精製に好適なクロマトグラフィー用充填剤、すなわち抗体精製用吸着体とすることが挙げられる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。また、以下の記載は本発明の態様を概括的に示すものであり、特に理由無く、かかる記載により本発明は限定されるものではない。
＜評価方法＞
１）粒径分布の測定
レーザー散乱回折法粒度分布測定装置ＬＳ １３ ３２０ （（株）ベックマン・コールター）により粒径分布を測定した。光学モデルはFluid R.I. Real 1.333、Sample R.I. Real 1.54 Imaginary 0を使用した。
これより、セルロース粒子の体積平均径、及び体積粒度の変動係数（Ｃ．Ｖ．値：（標準偏差／体積平均径）×１００）を求めた。
２）粒子沈降体積
粒子を水分散し、目盛り付き容器に入れ、１２時間静置後の粒子沈降体積を目視により測定した。
【００３９】
実施例１（セルロース粒子Ａの製造）
５００ｍｌバッフル付きセパラブルフラスコ内で１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）６０ｇにセルロース粉末（フナコシ株式会社製）４．１７ｇを加え、温水バスにセットし９５℃に加熱し、２時間撹拌を行い溶解しセルロース溶液を得た。別の５００ｍｌセパラブルフラスコ内でトルエン（和光純薬工業社製）２００ｍｌにエチルセルロース４５（平均分子量１５００００）（和光純薬工業社製）１６ｇを加え、温水バスにセットし８０℃で２時間撹拌を行い溶解した。さらに別のセパラブルフラスコ内でトルエン１５０ｍｌにエチルセルロース４５を１２ｇ加え、温水バスにセットし８０℃で２時間撹拌を行い溶解した後、０．２Ｍ硫酸ナトリウム水溶液６２．５ｍｌを加え４００ｒｐｍ、８０℃で３０分間撹拌をおこないＷ／Ｏ型エマルジョンを得た。次にエチルセルロース４５含有トルエンをセルロース溶液に加え４００ｒｐｍ、９０℃で１０分間撹拌し、セルロース溶液の液滴分散液（ＩＬ／Ｏ型エマルジョン（ここで、ＩＬはイオン液体））を調製後、上記で得られたＷ／Ｏ型エマルジョンを加え４００ｒｐｍで撹拌しながら室温に冷却した。その後、１５００ｍｌエタノール中に注ぎ撹拌後静置しデカンテーションにより上澄み液を除去した。さらにエタノール１５００ｍｌでデカンテーションを２回おこなった後、エタノールで濾過洗浄を行い、さらに水で濾過洗浄を行い目的のセルロース粒子を得た。また、生成物の目開き１ｍｍの網上に残る凝固物は０％（対原料セルロース投入重量）であり安定にセルロース粒子を作製することができた。
得られた粒子は体積平均粒径６２μｍ、Ｃ．Ｖ．値６５％であった。次に、セルロース粒子を１０６μｍと４０μｍのふるいにかけ４０μｍ〜１０６μｍの粒径をもつ粒子を得た。得られた粒子沈降体積は５０ｍｌであった。
【００４０】
実施例２（セルロース粒子Ｂの製造）
実施例１で１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートの代わりに１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド(Ａｌｄｒｉｃｈ社製)を用いた以外は実施例１と同様にしてセルロース粒子を得た。目開き１ｍｍの網上に残る凝固物は５％（対原料セルロース投入重量）であり、ふるいにかける前は体積平均粒径６５μｍ、Ｃ．Ｖ．値８７％であった。ふるいにかけた後の４０〜１０６μｍの粒径をもつ粒子沈降体積は２５ｍｌであった。
【００４１】
比較例１（セルロース粒子Ｃの製造）
J.Chromatogr.A 1217(2010)1298-1304（前記非特許文献４）記載の方法に従って、セルロース粒子を製造した。
すなわち、５００ｍｌバッフル付きセパラブルフラスコ内で１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド(Ａｌｄｒｉｃｈ社製)６０ｇにセルロース粉末４．１７ｇを加え、温水バスにセットし９５℃に加熱し、２時間撹拌を行い溶解しセルロース溶液を得た。別の５００ｍｌセパラブルフラスコ内でｍｉｎｅｒａｌ ｏｉｌ （ｈｅａｖｙ）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）２００ｍｌにＳｐａｎ８５（分子量９５７）（和光純薬工業株式会社製）９ｍｌを加え、温水バスにセットし８０℃で２時間撹拌を行い溶解した。さらに別のセパラブルフラスコ内でｍｉｎｅｒａｌ ｏｉｌ （ｈｅａｖｙ）１５０ｍｌにＳｐａｎ８５ ６．７５ｍｌを加え、温水バスにセットし８０℃で２時間撹拌を行い溶解した後、０．２Ｍ硫酸ナトリウム水溶液６２．５ｍｌを加え４００ｒｐｍ、８０℃で３０分間撹拌をおこないＷ／Ｏ型エマルジョンを得た。次にＳｐａｎ８５含有ｍｉｎｅｒａｌ ｏｉｌ （ｈｅａｖｙ）をセルロース溶液に加え８００ｒｐｍ、１００℃で１０分間撹拌しセルロース溶液の液滴分散液（ＩＬ／Ｏ型エマルジョン）を調製後、上記で得られたＷ／Ｏ型エマルジョンを加え８００ｒｐｍで撹拌しながら室温に冷却した。その後、１５００ｍｌエタノール中に注ぎ撹拌後静置しデカンテーションにより上澄み液を除去した。さらにエタノール１５００ｍｌでデカンテーションを２回おこなった後、エタノールで濾過洗浄を行い、さらに水で濾過洗浄を行い目的のセルロース粒子を得た。また、生成物の目開き１ｍｍの網上に残る凝固物は３０％（対原料セルロース投入重量）であった。得られた粒子は体積平均粒径１０１μｍ、Ｃ．Ｖ．値１１６％であった。
次に、セルロース粒子を１０６μｍと４０μｍのふるいにかけ４０μｍ〜１０６μｍの粒径をもつ粒子を得た。得られた粒子沈降体積は１０ｍｌであった。この操作を複数回行い必要量の粒子を得た。
【００４２】
比較例２（セルロース粒子Ｄの製造）
実施例１でエチルセルロース４５の代わりにＳＰＡＮ８５を用いた以外は実施例１と同様にしてセルロース粒子を得た。目開き１ｍｍの網上に残る凝固物は８０％（対原料セルロース投入重量）でありふるいにかける前は体積平均粒径１０５μｍ、Ｃ．Ｖ．値１１８％であった。ふるいにかけた後の４０〜１０６μｍの粒径をもつ粒子沈降体積は３ｍｌであり、その後の評価に用いることができる量を得ることが出来なかった。
また、実施例１、２、比較例１、２におけるセルロース粒子のふるいにかける前のＣ．Ｖ．値とふるいにかけた後に得られた粒子沈降体積を表１にまとめた。
本発明の方法によりセルロースをイオン液体に溶解した溶液からでも、高収率でクロマトグラフィー用充填剤に適した粒径のセルロース粒子を得ることができる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
実施例３（セルロース粒子Ａの化学架橋及びプロテインＡの固定化）
１００ｍｌ三ツ口フラスコを用い実施例１で製造したセルロース粒子２５ｍｌ（沈降体積）に水３５ｍｌを加えた。次にＮａＢＨ4１２０ｍｇ、３２重量％Ｎａ2ＳＯ4水溶液２５ｍｌ、４５重量％ＮａＯＨ水溶液０．６ｍｌを加え撹拌した。温度を５０℃にして３０分間撹拌を継続した。次に、４５重量％ＮａＯＨ０．９ｍｌとエピクロロヒドリン０．７２ｍｌを１時間おきに１２回加えた。添加終了後、温度５０℃で１２時間反応させた。その後、濾過により粒子を回収し、純水で洗浄し、化学架橋セルロース粒子Ａを得た。得られた粒子５ｍｌ（沈降体積）をサクションドライし、水を加えて計７ｍｌの懸濁液とした。上記の懸濁液に５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液０．８ｍｌ、ＮａＢＨ4２４ｍｇ、及びエピクロロヒドリン４ｍｌを加え、２５℃で８時間振とうし、化学架橋セルロース粒子Ａにエポキシ基を導入した。その後、上記の反応液を純水、エタノール、純水の順で濾過洗浄を行った。得られた粒子をプロテインＡ（ＲｅｐｌｉＧｅｎ社、ｒＰＡ５０）１０２ｍｇを含む１．５Ｍ硫酸ナトリウム、０．１Ｍリン酸バッファー（ｐＨ６．８）４５ｍｌで懸濁した。上記懸濁液を２５℃で２４時間振とうし、プロテインＡを粒子に結合させた。その後、粒子を遠心沈降して上澄み液を除いた。次に１Ｍチオグリセロール、０．５Ｍ硫酸ナトリウム水溶液（ｐＨ８．３）４５ｍｌを加えて２５℃で4時間反応させ、残余のエポキシ基をブロッキングし、０．１Ｍクエン酸バッファー（ｐＨ３．２）、０．１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液、ＰＢＳ（−）で順次洗浄し、プロテインＡ固定化セルロース粒子Ａを得た。
【００４５】
実施例４（セルロース粒子Ｂの化学架橋及びプロテインＡの固定化）
実施例２で得られたセルロース粒子を実施例３と同様の方法により化学架橋した後、プロテインＡを固定化し、プロテインＡ固定化セルロース粒子Ｂを得た。
【００４６】
比較例３（セルロース粒子Ｃの化学架橋及びプロテインＡの固定化）
比較例１で得られたセルロース粒子を実施例３と同様の方法により化学架橋した後、プロテインＡを固定化し、プロテインＡ固定化セルロース粒子Ｃを得た。
【００４７】
実施例５（イムノグロブリンＧ（ＩｇＧ）動的結合容量と圧力の測定）
実施例３、４、比較例３で得られたプロテインＡ固定化セルロース粒子をそれぞれ内径０．５ｃｍのカラムにベッド高２０．０ｃｍまで詰めた。各カラムを２０ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ７．４）で平衡化した後、ヒトポリクローナルＩｇＧ（５ｍｇ／ｍｌ）を含む２０ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ７．４）を、線流速１５０ｃｍ／時間で流し、吸光度モニターで溶出液中のヒトポリクローナルＩｇＧ濃度が１０％ブレークスルー（破過）の時のヒトポリクローナルＩｇＧ吸着量と充填剤体積から動的結合容量を求めた。また、そのときのカラム圧を測定した。線流速３００ｃｍ／時間、６００ｃｍ／時間の時の動的結合容量とカラム圧も同様にして求めた。結果を表２に示す。
本発明品はカラム圧が低く体積当たりのＩｇＧ動的結合容量が高かった。特に高流速において体積当たりのＩｇＧ動的結合容量が高かった。
【００４８】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース粒子の製造方法、及び、セルロース粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルロースは蛋白質や他の生体物質に対して不活性であること、アルカリ条件に対する耐性があること、多孔性構造をとることができること、自然界に豊富に存在し安価であること等の理由からゲル濾過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー等各種クロマトグラフィー用充填剤として広く利用されている（非特許文献１−３参照）。
【０００３】
近年、抗体医薬等に代表されるバイオ医薬品は、発現技術の進展が著しく、それに伴いクロマトグラフィー等の精製工程での生産性の向上が求められている。従来バイオ医薬品の精製工程に使われる担体として、アガロース粒子や多孔質ガラスが用いられており、セルロース粒子は用いられることが少なかった。これは、セルロース粒子がアガロース粒子や多孔質ガラスに比べ、アフィニティーリガンドとしてプロテインＡ等を導入した場合の蛋白質等の吸着容量が低い等の問題を有していたことに基づく。
【０００４】
従来、セルロース粒子を製造する方法としては、例えば、１）セルロース酪酸酢酸エステルを用いる方法（特許文献１参照）、２）セルロースをチオシアン酸カルシウム水溶液に溶解した後、造粒する方法（特許文献２参照）、３）ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミドと塩化リチウムを共存させた系にセルロースを溶解した後、造粒する方法（特許文献３参照）等が知られている。
しかしながら、１）の方法では粒子を形成するためにセルロースを溶解している溶媒の蒸発除去が必要であり、さらにケン化する必要がある等、操作が非常に繁雑であるという問題点があり、２）の方法ではセルロース溶液を１３０℃と高温に加温する設備が必要になり、また、セルロースの重合度が減少するという問題があり、３）の方法ではセルロースに対する溶解力が限られており、溶解に長時間を要するという問題点があった。
【０００５】
また最近では、イオン液体にセルロースを溶解し、界面活性剤としてＳｐａｎ８５を用いてセルロース粒子を作成する方法が報告されている（非特許文献４参照）。しかし、この造粒法では粒径にかなりの幅があり、また粗大粒子や異形粒子、融着粒子、ひも状ゲル等が多数発生し、実際に使用する粒径に分級する必要があり、非常にロスが大きいという問題があった。また、アフィニティーリガンドとしてプロテインＡ等を導入した場合の蛋白質等の吸着容量も十分とはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１０９０１号公報
【特許文献２】特開平１０−１９５１０３号公報
【特許文献３】特開平８−２８３４５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本化学会誌、1981、No.12、1883-1889
【非特許文献２】Biotechnol.prog.20(2004)、13-25
【非特許文献３】J.Chromatogr.A 1146(2007)(1)32-40
【非特許文献４】J.Chromatogr.A 1217(2010)1298-1304
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、アフィニティーリガンドとしてプロテインＡ等を導入した場合に蛋白質等の吸着容量が高く、高流速で使用可能なセルロース粒子及びそれを得る製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討した結果、セルロースをイオン液体に溶解してセルロース溶液とし、これを、親油性高分子を用いて該溶液と相溶性の低い有機溶剤に液滴分散させた後、セルロースを凝固させるという方法を採用することにより、前記課題を解決できることを見いだした。
【００１０】
すなわち、本発明は以下の１）〜１０）に係るものである。
１）（１）イオン液体にセルロースを溶解するセルロース溶液の調製工程、
（２）前記イオン液体と相溶性の低い有機溶剤及び前記有機溶剤に可溶な親油性高分子とを混合し、前記セルロース溶液の液滴を有機溶剤中に分散させるセルロース溶液の液滴分散液の調製工程、並びに、
（３）セルロースを凝固させてセルロース粒子を得る凝固工程、
を含むことを特徴とするセルロース粒子の製造方法。
２）前記親油性高分子が、多糖類又はその誘導体である、上記１）の製造方法。
３）前記親油性高分子が、セルロース誘導体である、上記１）又は２）の製造方法。
４）前記イオン液体がアルキルイミダゾリウム塩である、上記１）〜３）の製造方法。
５）前記イオン液体が１−エチル−３−メチルイミダゾリウム塩である、上記１）〜４）の製造方法。
６）前記（２）において、前記有機溶剤及び親油性高分子を含む溶液を前記セルロース溶液と混合する、上記１）〜５）の製造方法。
７）上記１）〜６）の製造方法によって製造されたセルロース粒子。
８）上記７）のセルロース粒子を含むクロマトグラフィー用充填剤。
９）上記７）のセルロース粒子を用いた抗体精製用吸着体。
１０）アフィニティーリガンドとしてプロテインＡが導入された、上記９）の抗体精製用吸着体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法によれば、一定の粒径を有するセルロース粒子を安定的に且つ高収率で製造することができる。また、得られたセルロース粒子は、クロマトグラフィー用担体として容器に充填し、流速を上げて通液した場合でも親和性物質等の動的結合容量が低下しにくい。従って、本発明によれば、アフィニティーリガンドとしてプロテインＡ等を導入した場合の蛋白質等の吸着容量が高く、高流速で使用可能なクロマトグラフィー用充填剤を提供することができ、これにより、バイオ医薬品等の精製工程での生産性を格段に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プロテインＡ固定化セルロース粒子充填カラムにおけるＩｇＧ動的結合容量と線流速との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のセルロース粒子の製造方法は、（１）イオン液体にセルロースを溶解するセルロース溶液の調製工程、（２）前記イオン液体と相溶性の低い有機溶剤及び前記有機溶剤に可溶な親油性高分子とを混合し、前記セルロース溶液の液滴を有機溶剤中に分散させるセルロース溶液の液滴分散液の調製工程、並びに、（３）セルロースを凝固させてセルロース粒子を得る凝固工程、を含むことを特徴とする。
以下、工程ごとに説明する。なお、本明細書中、数値範囲を表す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」と同義であり、Ａ及びＢを数値範囲内に含む。
【００１４】
（１）セルロース溶液の調製工程
本工程では、原料セルロース（原料として使用するセルロース。以下、単に「セルロース」ともいう。）をイオン液体に溶解してセルロース溶液が調製される。セルロースは、後述する有機溶剤に溶解しないか、有機溶剤に難溶性のものが好ましい。有機溶剤に難溶性のものとは、室温（２５℃）で、有機溶剤１００ｇに溶けるセルロースの質量（ｇ）が１ｇ以下であることを意味する。
本発明において用いられるセルロースとしては、その由来は特に制限はなく、例えば、綿リンター、木材パルプ等から得られる植物セルロース、微生物の産生するバクテリアセルロース、ホヤセルロース等の動物セルロース、再生セルロース等が使用できるが、これらを精製して得られる精製セルロースを用いるのが好ましい。なお、イオン液体に溶解し、有機溶剤に難溶である限りにおいて、一部に官能基が導入されたセルロース、例えば、セルロースの水酸基の一部がエステル化されたもの（エステル誘導体）、セルロースの水酸基がエーテル化されたもの（エーテル誘導体）等のセルロース誘導体を用いることもできる。斯かるセルロース誘導体としては、具体的には、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、りん酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロース、トリチルセルロース、シアノエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、アミノエチルセルロース、オキシエチルセルロース等が挙げられる。
本発明においては、セルロースは、後述する有機溶剤に溶解しないものが好ましい。
【００１５】
イオン液体としては、セルロースを均一に溶解できるイオン液体であれば特に制限はない。ここで、「セルロースを均一に溶解できる」とは、例えばイオン液体に、３質量％溶液となる分量でセルロースを混合し、目視で溶解を確認できることが挙げられる。なお、前記の通り溶解すればその温度は問わない。
【００１６】
斯かるイオン液体としては、カチオン成分とアニオン成分とから構成され、融点が２００℃以下のものが好ましく、１００℃以下のものがより好ましく、５０℃以下のものがさらに好ましい。また、融点の下限としては、限定されるものではないが、−１００℃以上が好ましく、−３０℃以上がより好ましい。
カチオン成分としては、アルキルイミダゾリウムカチオン、アルキルピリジニウムカチオン、アルキルアンモニウムカチオン、アルキルフォスフォニウムカチオン、アルキルスルフォニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルピロリジニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルピペリジニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルモルフォルニウムカチオン等が挙げられる。このうち好適にはアルキルイミダゾリウムカチオン、アルキルピリジニウムカチオン、アルキルアンモニウムカチオンが挙げられる。ここで、「アルキル」としては、炭素数１〜１２の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられ、このうち炭素数１〜８の直鎖アルキル基が好ましく、特に、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基等の炭素数１〜５の直鎖アルキル基が好適である。上記アルキル基の代わりにアルケニル基であってもよく、前記アルケニル基としては、炭素数２〜８のアルケニル基が好ましく、アリル基がさらに好ましい。
カチオン成分としては、具体的には、Ｎ−メチルイミダゾリウムカチオン、Ｎ−エチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジエチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムカチオン及び１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウムカチオン、１−アリル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、Ｎ−プロピルピリジニウムカチオン、Ｎ−ブチルピリジニウムカチオン、１，４−ジメチルピリジニウムカチオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウムカチオン及び１−ブチル−２，４−ジメチルピリジニウムカチオン、トリメチルアンモニウムカチオン、エチルジメチルアンモニウムカチオン、ジエチルメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、テトラメチルアンモニウムカチオン、トリエチルメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン等が挙げられるが、このうち、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジエチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン等のジアルキルイミダゾリウムカチオンがより好ましく、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンがさらに好ましい。
【００１７】
アニオン成分としては、ハロゲン化物イオン（Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-等）、カルボン酸アニオン（例えば総炭素数１〜３ものが挙げられ、具体的にはＣ2Ｈ5ＣＯ2-、ＣＨ3ＣＯ2-、ＨＣＯ2-等が挙げられる。）、擬ハロゲン化物イオン（例えば、一価でありハロゲン化物に類似した特性を有するＣＮ-、ＳＣＮ-、ＯＣＮ-、ＯＮＣ-、Ｎ3-等）、スルホン酸アニオン、有機スルホン酸アニオン（メタンスルホン酸アニオン等）、リン酸アニオン（エチルリン酸アニオン、メチルリン酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン等）、ホウ酸アニオン（テトラフルオロホウ酸アニオン等）、過塩素酸アニオン等が挙げられ、ハロゲン化物イオン、カルボン酸アニオンが好ましい。
【００１８】
本発明において、イオン液体としては、セルロースの溶解性、融点、粘度等の観点から、好適には、アルキルイミダゾリウム塩、ジアルキルイミダゾリウム塩が挙げられ、より好適にはアルキルイミダゾリウムアセテート、アルキルイミダゾリウムクロリド、さらに好適にはジアルキルイミダゾリウムアセテート、ジアルキルイミダゾリウムクロリド、特に好適には、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロリドが挙げられる。
【００１９】
セルロースの上記イオン液体への溶解は、用いるセルロース及びイオン液体の種類によっても異なるが、通常、１０〜２５０℃、好適には２５〜１２０℃で、１〜２４時間程度、撹拌下に行うのが好ましい。
ここで、イオン液体は、溶液の粘度上昇による液滴の形成の困難性、及びセルロース濃度低下による液滴形成時の微小粒子の多発を抑制する点から、溶液中のセルロース濃度が３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％となるように用いるのが好ましい。
尚、セルロースのイオン液体への溶解濃度により、本発明の製造方法により得られるセルロース粒子の細孔径が変化する。すなわち、セルロースの溶解濃度が濃いほどセルロース粒子の細孔径が小さくなる傾向がある。従って、上記の範囲内において、セルロース濃度を調整することにより、任意の細孔径をもつセルロース粒子を得ることができる。尚、本発明のセルロース粒子において細孔径に特に制限はないが、一般にクロマトグラフィー用充填剤として用いられる場合には数ｎｍ〜数μｍ程度が好ましい。
【００２０】
（２）セルロース溶液の液滴分散液の調製工程
本工程では、上記の如く調製されたセルロース溶液、イオン液体と相溶性の低い有機溶剤（以下、単に「有機溶剤」とも称する）、及び親油性高分子とを混合・撹拌することにより、セルロース溶液の液滴が有機溶剤中に分散した分散液が調製される。ここで、「イオン液体と相溶性の低い有機溶剤」とは、イオン液体と有機溶剤とを体積比で１：１で混合した際に、イオン液体と有機溶剤との間に界面が形成される有機溶剤を意味する。
【００２１】
ここで用いられる有機溶剤は、分散媒となるものであるが、前記イオン液体と相溶性の低いものであればその種類は限定されず、例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、流動パラフィン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘプタン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素等を挙げることができ、これらは、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
好ましくは芳香族炭化水素が挙げられ、より好ましくはトルエンが挙げられる。
【００２２】
有機溶剤の使用量は、セルロース粒子の粒子径等を考慮して適宜決定すればよいが、セルロースに対して、５０〜２０００倍質量が好ましく、５０〜５００倍質量がより好ましい。
【００２３】
親油性高分子としては、有機溶剤に溶解して粘度を上昇させ、前記セルロース溶液を液滴の状態を安定に保ったまま分散できるものあれば特に限定されないが、有機溶剤を増粘させる増粘剤として公知のものを好ましく用いることができる。
増粘剤としては、例えば、セルロース誘導体等の多糖類誘導体、親油性ビニル誘導体、親油性アクリル酸系ポリマー等が挙げられる。
【００２４】
上記セルロース誘導体の具体例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、酢酸セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等が挙げられ、親油性ビニル誘導体としては、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等が挙げられ、親油性アクリル酸系ポリマーとしては、アクリル酸エチル・メタクリル酸メチル・メタクリル酸塩化トリメチルアンモニウムエチル共重合体、メタクリル酸メチル・アクリル酸エチル共重合体等が挙げられる。
これらのうち、セルロース誘導体が好ましく、とりわけエチルセルロースが好ましい。
上記親油性高分子は、１種のみを使用することができるが、２種以上を併用することもできる。
【００２５】
また、当該親油性高分子は、液滴の安定性及び分散媒の粘度を考慮すると、重量平均分子量が３，０００〜５，０００，０００であるのが好ましい。
尚、本発明において平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算重量平均分子量を意味する。
【００２６】
親油性高分子の使用量は、セルロースに対する分散性能やイオン液体の性質を考慮して適宜選択され得るが、例えば有機溶剤１００質量部に対して、好ましくは１質量部〜１００質量部、より好ましくは１質量部〜２５質量部である。
【００２７】
セルロース溶液、有機溶剤、及び親油性高分子の混合順序は、特に制限はないが、有機溶剤と親油性高分子の混合液を、セルロース溶液に混合するのが好ましい。
【００２８】
液滴の形成法としては撹拌機を使用する等の公知の方法を採用することできる。
例えば、スタティックミキサー等の混合器を用いて、セルロースが分解せず、析出しない温度、例えば、室温〜１００℃の範囲で混合撹拌する方法が挙げられる。
尚、撹拌時の回転速度を上げるほど形成される液滴は径が小さくなることから、目的とするセルロースの粒子径に応じて、適宜混合器の回転速度を調節すれば良い。
【００２９】
（３）セルロース粒子の凝固工程
本工程では、セルロース溶液の液滴分散液からセルロース粒子を凝固させるが、斯かる方法としては、例えば、当該セルロース溶液の液滴分散液に、イオン液体に相溶し且つ実質的にセルロースを溶解しない媒体を接触させる方法が挙げられる。
【００３０】
ここで、用いられる媒体としては、水、メタノール、エタノール等の極性溶剤の１種又は２種以上を挙げることができる。
媒体は直接セルロース溶液の液滴分散液に添加してもよいが、セルロース溶液の液滴の形状を保ったままセルロースを凝固せしめる点から、親油性高分子を溶解した有機溶剤と、水、メタノール、エタノール等の媒体とを混合・撹拌して調製された媒体の分散液として添加するのが好ましい。
また、この場合に用いられる有機溶剤としては、好ましくは、セルロース溶液の液滴分散の際に使用されたものと同種のものを使用することが好ましい。
【００３１】
当該媒体の使用量は、イオン液体１００質量部に対して、好ましくは、２０〜２，０００質量部、より好ましくは５０〜２００質量部である。
【００３２】
セルロース溶液の液滴分散液と前記媒体との接触は、０〜１００℃、好適には２５〜８０℃で行うことが好ましい。
【００３３】
斯くして凝固したセルロース粒子は、遠心分離、濾過、デカンテーション等公知の方法により固液分離することにより回収することができる。また、回収したセルロース粒子はイオン液体及び上記有機溶剤に相溶性の溶媒、例えばエタノール、イソプロパノール、ブタノール等で洗浄され、次いで水洗浄を行うことにより精製される。
【００３４】
斯くして、本発明の方法によれば、後記実施例に示すとおり、一定の粒径を有するセルロース粒子を安定的に収率よく製造することができる。尚、その粒子径は、既に述べたように、任意に調整することができるが、体積平均粒径は、クロマトグラフィー用担体として用いた場合の、高流速下での圧力の上昇及びリガンド結合容量の低下等を考慮すると、２０〜３００μｍであるのが好ましく、３０〜１５０μｍとするのがより好ましい。
また、本発明のセルロース粒子を、クロマトグラフィー用担体として容器に充填し、適切な線速度で通液した場合、担体内における溶質の移動が速く、また流速を上げても親和性物質等の動的結合容量が低下しにくいという性質を有する（実施例５）
【００３５】
本発明のセルロース粒子は、公知の方法（例えば、米国特許４９７３６８３号明細書、特開２００９−２４２７７０号公報参照）により化学架橋されてもよい。化学架橋することにより機械的強度が高くなり、より高流速での使用が可能となる。
【００３６】
本発明のセルロース粒子は、以上のような性質を有することから、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、キレートクロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー等各種クロマトグラフィー用充填剤（担体）として、或いは、高分子担体、バイオリアクターの担体、検査薬の担体、体液浄化用担体、化粧品添加剤等として好適に用いることができる。
【００３７】
斯かるクロマトグラフィー用充填剤として用いる場合には、その目的に応じて、公知の方法により、本発明のセルロース粒子に、適宜リガンド、荷電基、疎水性基等を導入することができる。
例えば、一態様として、本発明のセルロース粒子の水酸基の少なくとも一部を介してプロテインＡを公知の方法（米国特許６３９９７５０号等）により固定化することにより、抗体精製に好適なクロマトグラフィー用充填剤、すなわち抗体精製用吸着体とすることが挙げられる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。また、以下の記載は本発明の態様を概括的に示すものであり、特に理由無く、かかる記載により本発明は限定されるものではない。
＜評価方法＞
１）粒径分布の測定
レーザー散乱回折法粒度分布測定装置ＬＳ １３ ３２０ （（株）ベックマン・コールター）により粒径分布を測定した。光学モデルはFluid R.I. Real 1.333、Sample R.I. Real 1.54 Imaginary 0を使用した。
これより、セルロース粒子の体積平均径、及び体積粒度の変動係数（Ｃ．Ｖ．値：（標準偏差／体積平均径）×１００）を求めた。
２）粒子沈降体積
粒子を水分散し、目盛り付き容器に入れ、１２時間静置後の粒子沈降体積を目視により測定した。
【００３９】
実施例１（セルロース粒子Ａの製造）
５００ｍｌバッフル付きセパラブルフラスコ内で１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）６０ｇにセルロース粉末（フナコシ株式会社製）４．１７ｇを加え、温水バスにセットし９５℃に加熱し、２時間撹拌を行い溶解しセルロース溶液を得た。別の５００ｍｌセパラブルフラスコ内でトルエン（和光純薬工業社製）２００ｍｌにエチルセルロース４５（平均分子量１５００００）（和光純薬工業社製）１６ｇを加え、温水バスにセットし８０℃で２時間撹拌を行い溶解した。さらに別のセパラブルフラスコ内でトルエン１５０ｍｌにエチルセルロース４５を１２ｇ加え、温水バスにセットし８０℃で２時間撹拌を行い溶解した後、０．２Ｍ硫酸ナトリウム水溶液６２．５ｍｌを加え４００ｒｐｍ、８０℃で３０分間撹拌をおこないＷ／Ｏ型エマルジョンを得た。次にエチルセルロース４５含有トルエンをセルロース溶液に加え４００ｒｐｍ、９０℃で１０分間撹拌し、セルロース溶液の液滴分散液（ＩＬ／Ｏ型エマルジョン（ここで、ＩＬはイオン液体））を調製後、上記で得られたＷ／Ｏ型エマルジョンを加え４００ｒｐｍで撹拌しながら室温に冷却した。その後、１５００ｍｌエタノール中に注ぎ撹拌後静置しデカンテーションにより上澄み液を除去した。さらにエタノール１５００ｍｌでデカンテーションを２回おこなった後、エタノールで濾過洗浄を行い、さらに水で濾過洗浄を行い目的のセルロース粒子を得た。また、生成物の目開き１ｍｍの網上に残る凝固物は０％（対原料セルロース投入重量）であり安定にセルロース粒子を作製することができた。
得られた粒子は体積平均粒径６２μｍ、Ｃ．Ｖ．値６５％であった。次に、セルロース粒子を１０６μｍと４０μｍのふるいにかけ４０μｍ〜１０６μｍの粒径をもつ粒子を得た。得られた粒子沈降体積は５０ｍｌであった。
【００４０】
実施例２（セルロース粒子Ｂの製造）
実施例１で１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートの代わりに１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド(Ａｌｄｒｉｃｈ社製)を用いた以外は実施例１と同様にしてセルロース粒子を得た。目開き１ｍｍの網上に残る凝固物は５％（対原料セルロース投入重量）であり、ふるいにかける前は体積平均粒径６５μｍ、Ｃ．Ｖ．値８７％であった。ふるいにかけた後の４０〜１０６μｍの粒径をもつ粒子沈降体積は２５ｍｌであった。
【００４１】
比較例１（セルロース粒子Ｃの製造）
J.Chromatogr.A 1217(2010)1298-1304（前記非特許文献４）記載の方法に従って、セルロース粒子を製造した。
すなわち、５００ｍｌバッフル付きセパラブルフラスコ内で１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド(Ａｌｄｒｉｃｈ社製)６０ｇにセルロース粉末４．１７ｇを加え、温水バスにセットし９５℃に加熱し、２時間撹拌を行い溶解しセルロース溶液を得た。別の５００ｍｌセパラブルフラスコ内でｍｉｎｅｒａｌ ｏｉｌ （ｈｅａｖｙ）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）２００ｍｌにＳｐａｎ８５（分子量９５７）（和光純薬工業株式会社製）９ｍｌを加え、温水バスにセットし８０℃で２時間撹拌を行い溶解した。さらに別のセパラブルフラスコ内でｍｉｎｅｒａｌ ｏｉｌ （ｈｅａｖｙ）１５０ｍｌにＳｐａｎ８５ ６．７５ｍｌを加え、温水バスにセットし８０℃で２時間撹拌を行い溶解した後、０．２Ｍ硫酸ナトリウム水溶液６２．５ｍｌを加え４００ｒｐｍ、８０℃で３０分間撹拌をおこないＷ／Ｏ型エマルジョンを得た。次にＳｐａｎ８５含有ｍｉｎｅｒａｌ ｏｉｌ （ｈｅａｖｙ）をセルロース溶液に加え８００ｒｐｍ、１００℃で１０分間撹拌しセルロース溶液の液滴分散液（ＩＬ／Ｏ型エマルジョン）を調製後、上記で得られたＷ／Ｏ型エマルジョンを加え８００ｒｐｍで撹拌しながら室温に冷却した。その後、１５００ｍｌエタノール中に注ぎ撹拌後静置しデカンテーションにより上澄み液を除去した。さらにエタノール１５００ｍｌでデカンテーションを２回おこなった後、エタノールで濾過洗浄を行い、さらに水で濾過洗浄を行い目的のセルロース粒子を得た。また、生成物の目開き１ｍｍの網上に残る凝固物は３０％（対原料セルロース投入重量）であった。得られた粒子は体積平均粒径１０１μｍ、Ｃ．Ｖ．値１１６％であった。
次に、セルロース粒子を１０６μｍと４０μｍのふるいにかけ４０μｍ〜１０６μｍの粒径をもつ粒子を得た。得られた粒子沈降体積は１０ｍｌであった。この操作を複数回行い必要量の粒子を得た。
【００４２】
比較例２（セルロース粒子Ｄの製造）
実施例１でエチルセルロース４５の代わりにＳＰＡＮ８５を用いた以外は実施例１と同様にしてセルロース粒子を得た。目開き１ｍｍの網上に残る凝固物は８０％（対原料セルロース投入重量）でありふるいにかける前は体積平均粒径１０５μｍ、Ｃ．Ｖ．値１１８％であった。ふるいにかけた後の４０〜１０６μｍの粒径をもつ粒子沈降体積は３ｍｌであり、その後の評価に用いることができる量を得ることが出来なかった。
また、実施例１、２、比較例１、２におけるセルロース粒子のふるいにかける前のＣ．Ｖ．値とふるいにかけた後に得られた粒子沈降体積を表１にまとめた。
本発明の方法によりセルロースをイオン液体に溶解した溶液からでも、高収率でクロマトグラフィー用充填剤に適した粒径のセルロース粒子を得ることができる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
実施例３（セルロース粒子Ａの化学架橋及びプロテインＡの固定化）
１００ｍｌ三ツ口フラスコを用い実施例１で製造したセルロース粒子２５ｍｌ（沈降体積）に水３５ｍｌを加えた。次にＮａＢＨ4１２０ｍｇ、３２重量％Ｎａ2ＳＯ4水溶液２５ｍｌ、４５重量％ＮａＯＨ水溶液０．６ｍｌを加え撹拌した。温度を５０℃にして３０分間撹拌を継続した。次に、４５重量％ＮａＯＨ０．９ｍｌとエピクロロヒドリン０．７２ｍｌを１時間おきに１２回加えた。添加終了後、温度５０℃で１２時間反応させた。その後、濾過により粒子を回収し、純水で洗浄し、化学架橋セルロース粒子Ａを得た。得られた粒子５ｍｌ（沈降体積）をサクションドライし、水を加えて計７ｍｌの懸濁液とした。上記の懸濁液に５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液０．８ｍｌ、ＮａＢＨ4２４ｍｇ、及びエピクロロヒドリン４ｍｌを加え、２５℃で８時間振とうし、化学架橋セルロース粒子Ａにエポキシ基を導入した。その後、上記の反応液を純水、エタノール、純水の順で濾過洗浄を行った。得られた粒子をプロテインＡ（ＲｅｐｌｉＧｅｎ社、ｒＰＡ５０）１０２ｍｇを含む１．５Ｍ硫酸ナトリウム、０．１Ｍリン酸バッファー（ｐＨ６．８）４５ｍｌで懸濁した。上記懸濁液を２５℃で２４時間振とうし、プロテインＡを粒子に結合させた。その後、粒子を遠心沈降して上澄み液を除いた。次に１Ｍチオグリセロール、０．５Ｍ硫酸ナトリウム水溶液（ｐＨ８．３）４５ｍｌを加えて２５℃で4時間反応させ、残余のエポキシ基をブロッキングし、０．１Ｍクエン酸バッファー（ｐＨ３．２）、０．１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液、ＰＢＳ（−）で順次洗浄し、プロテインＡ固定化セルロース粒子Ａを得た。
【００４５】
実施例４（セルロース粒子Ｂの化学架橋及びプロテインＡの固定化）
実施例２で得られたセルロース粒子を実施例３と同様の方法により化学架橋した後、プロテインＡを固定化し、プロテインＡ固定化セルロース粒子Ｂを得た。
【００４６】
比較例３（セルロース粒子Ｃの化学架橋及びプロテインＡの固定化）
比較例１で得られたセルロース粒子を実施例３と同様の方法により化学架橋した後、プロテインＡを固定化し、プロテインＡ固定化セルロース粒子Ｃを得た。
【００４７】
実施例５（イムノグロブリンＧ（ＩｇＧ）動的結合容量と圧力の測定）
実施例３、４、比較例３で得られたプロテインＡ固定化セルロース粒子をそれぞれ内径０．５ｃｍのカラムにベッド高２０．０ｃｍまで詰めた。各カラムを２０ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ７．４）で平衡化した後、ヒトポリクローナルＩｇＧ（５ｍｇ／ｍｌ）を含む２０ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ７．４）を、線流速１５０ｃｍ／時間で流し、吸光度モニターで溶出液中のヒトポリクローナルＩｇＧ濃度が１０％ブレークスルー（破過）の時のヒトポリクローナルＩｇＧ吸着量と充填剤体積から動的結合容量を求めた。また、そのときのカラム圧を測定した。線流速３００ｃｍ／時間、６００ｃｍ／時間の時の動的結合容量とカラム圧も同様にして求めた。結果を表２に示す。
本発明品はカラム圧が低く体積当たりのＩｇＧ動的結合容量が高かった。特に高流速において体積当たりのＩｇＧ動的結合容量が高かった。
【００４８】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）イオン液体にセルロースを溶解するセルロース溶液の調製工程、
（２）前記イオン液体と相溶性の低い有機溶剤及び前記有機溶剤に可溶な親油性高分子とを混合し、前記セルロース溶液の液滴を有機溶剤中に分散させるセルロース溶液の液滴分散液の調製工程、並びに、
（３）セルロースを凝固させてセルロース粒子を得る凝固工程、
を含むことを特徴とするセルロース粒子の製造方法。
【請求項２】
前記親油性高分子が、多糖類又はその誘導体である、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記親油性高分子が、セルロース誘導体である、請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
前記イオン液体がアルキルイミダゾリウム塩である、請求項１〜３の何れか１項記載の製造方法。
【請求項５】
前記イオン液体が１−エチル−３−メチルイミダゾリウム塩である、請求項１〜４何れか１項記載の製造方法。
【請求項６】
前記（２）において、前記有機溶剤及び親油性高分子を含む溶液を前記セルロース溶液と混合する、請求項１〜５の何れか１項記載の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法によって製造されたセルロース粒子。
【請求項８】
請求項７記載のセルロース粒子を含むクロマトグラフィー用充填剤。
【請求項９】
請求項７記載のセルロース粒子を用いた抗体精製用吸着体。
【請求項１０】
アフィニティーリガンドとしてプロテインＡが導入された、請求項９記載の抗体精製用吸着体。
【請求項１】
（１）イオン液体にセルロースを溶解するセルロース溶液の調製工程、
（２）前記イオン液体と相溶性の低い有機溶剤及び前記有機溶剤に可溶な親油性高分子とを混合し、前記セルロース溶液の液滴を有機溶剤中に分散させるセルロース溶液の液滴分散液の調製工程、並びに、
（３）セルロースを凝固させてセルロース粒子を得る凝固工程、
を含むことを特徴とするセルロース粒子の製造方法。
【請求項２】
前記親油性高分子が、多糖類又はその誘導体である、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記親油性高分子が、セルロース誘導体である、請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
前記イオン液体がアルキルイミダゾリウム塩である、請求項１〜３の何れか１項記載の製造方法。
【請求項５】
前記イオン液体が１−エチル−３−メチルイミダゾリウム塩である、請求項１〜４何れか１項記載の製造方法。
【請求項６】
前記（２）において、前記有機溶剤及び親油性高分子を含む溶液を前記セルロース溶液と混合する、請求項１〜５の何れか１項記載の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法によって製造されたセルロース粒子。
【請求項８】
請求項７記載のセルロース粒子を含むクロマトグラフィー用充填剤。
【請求項９】
請求項７記載のセルロース粒子を用いた抗体精製用吸着体。
【請求項１０】
アフィニティーリガンドとしてプロテインＡが導入された、請求項９記載の抗体精製用吸着体。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−８７２０２（Ｐ２０１２−８７２０２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４７４８（Ｐ２０１０−２３４７４８）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
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